CN110216932A - 柔性纳米隔热保温毡的制备方法及柔性纳米隔热保温毡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柔性纳米隔热保温毡的制备方法，包括如下步骤：用缝纫的方式制备三面封口一面开口的包装袋，包装袋的材质为石英纤维布、高硅氧玻璃纤维布、玻璃纤维布或陶瓷纤维布；将纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维采用干法混合的方式搅拌均匀，得到混合料；将混合料灌装入包装袋中；将包装袋的开口边采用缝纫的方式封口；将包装袋铺平后用30～120T/m2的压力压制板状保温毡；对保温毡进行经向和纬向的交叉缝纫；缝纫线的材质与包装袋的材质相同。本发明所制备的柔性纳米隔热保温毡厚度小，可长期在900℃左右的温度下使用，导热系数可达0.050W/(m·K)左右，而且可以根据实际需要任意裁切、弯折。

Description

柔性纳米隔热保温毡的制备方法及柔性纳米隔热保温毡
技术领域
本发明涉及隔热板制备技术领域，特别涉及柔性纳米隔热保温毡的制备方法及柔性纳米隔热保温毡。
背景技术
目前，耐高温隔热材料有陶瓷纤维、岩棉等，这类材料成本低廉，但是导热系数较高。还有一种纳米隔热材料——气凝胶，可以实现整体憎水及任意裁切弯折，但是耐温度最高不超过600℃，温度越高导热系数增长速率越大，而且制备成本高昂。
随着国家节能环保的要求越来越高，采用目前市面常见的材料难以制备厚度超薄、可任意裁切弯折，且耐温度隔热的保温材料。
发明内容
本发明的目的是要提供一种柔性纳米隔热保温毡的制备方法及柔性纳米隔热保温毡，可以解决上述现有技术问题中的一个或多个。
根据本发明的一个方面，提供了一种柔性纳米隔热保温毡的制备方法，包括步骤：用缝纫的方式制备三面封口一面开口的包装袋，包装袋的材质为石英纤维布、高硅氧玻璃纤维布、玻璃纤维布或陶瓷纤维布；将按比例称好的纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维采用干法混合的方式搅拌均匀，得到混合料；将混合料灌装入包装袋中；将包装袋的开口边采用缝纫的方式封口；将包装袋铺平后用30～120T/m2的压力压制板状保温毡；对保温毡进行经向和纬向的交叉缝纫；缝纫线的材质与包装袋的材质相同。
本发明的柔性纳米隔热保温毡的制备方法所制备的柔性纳米隔热保温毡厚度小，可在长期在900℃左右的使用温度下使用，导热系数为0.050W/(m·K)而且可以根据需要任意裁切弯折。该保温毡常温下的导热系数仅为0.023W/(m·K)，高温800℃下导热系数也仅为0.042W/(m·K)，是目前常用的陶瓷纤维保温材料在800℃下的导热系数的1/6～1/8。
目前常见的比较薄的保温毡在被弯折的时候易出现局部厚度不均匀，影响局部保温效果的情况。本发明的柔性纳米隔热保温毡的制备方法所制备的柔性纳米隔热保温毡，由于采用包装袋对混合料进行封装，且对保温毡进行经向和纬向的交叉缝纫，使混合料受缝纫线的限制，在保温毡被任意裁切弯折时还能保持与原来相对稳定的厚度。该保温毡可以具有超薄的厚度，最薄可达3mm。
在将混合料灌装进包装袋时，可以根据需要的制成品的密度调整混合料的灌装量及所施加的压强的大小，当需要的密度较小时，可以适当减小压制压力，但是太小的压力不利于粉料的成型，太大压力会增加板材密度，降低隔热性能，比较适合的压力范围为30～120T/m2。
采用干法制备，将不同于工艺复杂的湿法制备方式，生产工艺简单，可大批量连续化生产。产品广泛适用于工业管道的保温、窑炉保温或建筑保温等领域，降低能耗，起到低成本高性能的长效保温效果。
在一些实施方式中，其中，保温毡的密度为150～180kg/m3。优点是密度太小时，虽然常温下导热系数较低，但是800℃以上由于辐射导热项显著增加，使得保温毡的整体导热系数大幅升高；而密度太大时，常温下由于固体导热系数项增加使得整体导热系数增加，800℃以上辐射导热项相比低密度下降也不明显，总体导热系数也不会降低。另外太大的密度也浪费原料，增加成本。
在一些实施方式中，其中，压制到指定厚度后保压1～3分钟。优点是保压后可使板状保温毡具有较好的强度，不易回弹膨胀，膨胀会使缝纫时粉体溃散，产生废品，太长的保压时间影响工作效率，增加成本。
在一些实施方式中，其中，对保温毡进行间距为2～5cm的经向和纬向的交叉缝纫。优点是缝纫之后保温毡被弯折时粉料不会产生偏移或堆积等不均匀现象，不会折断，而是将粉末固定于每一个缝纫块体内部，这样就保证了板材厚度的均匀性、粉料分布的均匀性以及保温效果的均匀性，而且可以根据实际需要在任意位置裁切。
在一些实施方式中，其中，增强纤维为高硅氧玻璃纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、玻璃纤维、或玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合。纳米二氧化硅粉体压缩成型性差，需要添加纤维材料起到增强增韧作用，以提高材料的强度，使其不易掉粉掉渣，方便后续操作。高硅氧玻璃纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维属无机纤维，高温稳定性好，在纳米二氧化硅中容易分散均匀，不增加固体热导率，保证隔热毡每个单元格的尺寸稳定性，延长使用寿命。
在一些实施方式中，其中，遮光剂为氧化锆、六钛酸钾、碳化硅、二氧化钛、硅酸锆或炭黑中的一种或两种以上的组合。纳米二氧化硅对波长2.5～7μm范围内的红外线几乎全通过，需要添加遮光剂来抑制红外热辐射，氧化锆、六钛酸铝、碳化硅、二氧化钛、硅酸锆或炭黑作为无机遮光剂，高温稳定性好，能够对应用温度范围内的红外热辐射有高的折射和散射作用，是优良的红外屏蔽材料，两种或两种以上组合能对更宽波长范围的红外线具有屏蔽效果。另外，遮光剂的添加能够抑制纳米二氧化硅高温烧结团聚、收缩、塌陷等缺陷产生，保持高孔隙率，维持其高温导热系数的稳定性，而且遮光剂的添加本身对固体导热系数增加的影响很小。在一些实施方式中，其中，包装袋由陶瓷纤维布、高硅氧玻璃纤维布、玻璃纤维布或特氟龙纤维布制成。纤维布作为外包裹材料，除具有可缝纫的性能外，还具有良好的耐磨、耐穿刺性能，具有良好的柔韧性，能够使隔热毡任意弯折，高温稳定性好，而且对隔热毡整体的导热系数增加很小。
根据本发明的另一个方面，还提供了上述制备方法所制备的柔性纳米隔热保温毡。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。
实施例1：
以缝纫的方式用高硅氧玻璃纤维布预制一个扁平方形的包装袋，包装袋的三边密封，一边开口作为装料口。
将纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维以100∶10∶5的比例(质量比)依次投入搅拌机内进行干法搅拌，搅拌均匀后，得到混合料。打开搅拌机的下料阀，混合料进入料仓。通过定量灌装将料仓中的混合料从包装袋的装料口装入包装袋，然后将装料口以缝纫的方式密封。根据保温毡的密度和厚度换算出需要填充的混合料的重量，保温毡的密度控制在150kg/m3，厚度5mm。
抖动包装袋，使混合料均匀平铺在包装袋内，对包装袋及混合料施加30T/m2的压强，压制成板状的保温毡。在保温毡被压制到指定厚度的时候，保压2分钟。
使用高硅氧玻璃纤维线对保温毡进行间距为3cm的经向和纬向的交叉缝纫。
在本实施例中，遮光剂采用硅酸锆。在其它实施例中，遮光剂还可以采用六钛酸钾、碳化硅、二氧化钛、氧化锆或炭黑中的一种或两种以上的组合。
在本实施例中，增强纤维采用高硅氧玻璃纤维。在其它实施例中，增强纤维还可以采用陶瓷纤维、莫来石纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维的一种或两种以上的组合。
在本实施例中，包装袋由高硅氧玻璃纤维布制成。在其它实施例中，包装袋还可以采用陶瓷纤维布、玻璃纤维布或特氟龙纤维布等制成。
在其它实施例中，将混合料灌装进包装袋中，还可以采用真空吸入等其它方式；经向缝纫线之间的距离可以为2-5cm；纬向缝纫线之间的距离也可以为2～5cm；对包装袋中混合料施加的压强可以为30～120T/m2，压制到指定厚度后保压时间可以为1～3分钟，保温毡的密度可以为150～180kg/m3。
在本实施例中，纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维的比例(质量比)为100∶10∶5。在其它实施例中，纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维的比例(质量比)可以为100∶10～35∶5～10。
测试一：将实施例1中的纳米隔热保温毡的制备方法所制备的耐高温纳米微孔隔热板置于800℃的环境中12小时后，利用标准GB/T5486-2008无机硬质绝热制品试验方法测得该耐高温纳米微孔隔热板的线收缩率为1.5％，利用标准YB/T4130-2005耐火材料导热系数试验方法测得800℃时的导热系数达到0.042W/(m·K)。
测试二：将实施例1中的纳米隔热保温毡的制备方法所制备的耐高温纳米微孔隔热板置于900℃的环境中12小时后，测得该耐高温纳米微孔隔热板的线收缩率为1.7％，在900℃时的导热系数达到0.050W/(m·K)。
测试三：将实施例1中的纳米隔热保温毡的制备方法所制备的耐高温纳米微孔隔热板置于1000℃的环境中12小时后，测得该耐高温纳米微孔隔热板的线收缩率为1.9％，在1000℃时的导热系数达到0.055W/(m·K)。
表1是在其它一些与实施例1相同的方法制备纳米隔热保温毡的实施例中，不同原料及配比、压力、保压时间及保温毡密度，以及所制备出的纳米隔热保温毡分别在与测试一、测试二和测试三相同的测试条件下，测得的线收缩率及导热系数。
由表1可见本发明所制备的纳米柔性隔热保温毡的在800℃、900℃、1000℃的导热系数都比较低，保温隔热效果比较好。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.柔性纳米隔热保温毡的制备方法，包括如下步骤：
用缝纫的方式制备三面封口一面开口的包装袋，包装袋的材质为石英纤维布、高硅氧玻璃纤维布、玻璃纤维布或陶瓷纤维布；
将纳米二氧化硅、遮光剂和增强纤维采用干法混合的方式搅拌均匀，得到混合料；
将所述混合料灌装入所述包装袋中；
将所述包装袋的开口边采用缝纫的方式封口；
将所述包装袋铺平后用30～120T/m2的压力压制板状保温毡；
对所述保温毡进行经向和纬向的交叉缝纫；
缝纫线的材质与所述包装袋的材质相同。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述保温毡的密度为150～180kg/m3。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，压制到指定厚度后保压1～3分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，对所述保温毡进行间距为2～5cm的经向和纬向的交叉缝纫。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述增强纤维为高硅氧玻璃纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述遮光剂为碳化硅、二氧化钛、氧化锆、硅酸锆、炭黑或六钛酸钾中的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法所制备的纳米隔热保温毡。
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